铸铁脚轮铸造工艺流程
发表时间:2012-8-12 10:03:40
制作模具，芯盒－翻砂造型－熔化－浇注－落砂－去浇冒口清理－检验入库。浇注出来若检验有缺陷1）肯定是把有缺陷的产品分离，并告知相关部门分析产生缺陷的原因，并在下次生产中改正2）分析缺陷是否是可以返修，如补焊等。并不是所有产品都需要做热处理，主要看你产品材料，产品使用在哪些方面。做热处理不外乎就是为了消除内应力或者提高或者减小产品的硬度，以便于加工。还有些就是客人有特别的要求，这些都是要根据具体的情况来分析。
铸造生产的工艺流程
铸造生产是一个复杂的多工序组合的工艺过程，它包括以下主要工序：
1）生产工艺准备，根据要生产的零件图、生产批量和交货期限，制定生产工艺方案和工艺文
件，绘制铸造工艺图；
2）生产准备，包括准备熔化用材料、造型制芯用材料和模样、芯盒、砂箱等工艺装备；
3）造型与制芯；
4）熔化与浇注；
成形原理
铸造生产是将金属加热熔化，使其具有流动性，然后浇入到具有一定形状的铸型型腔中，在
重力或外力（压力、离心力、电磁力等）的作用下充满型腔，冷却并凝固成脚轮铸件（或零件）
的一种金属成形方法。
图 1 铸造成形过程
脚轮铸件一般作为毛坯经切削加工成为零件。但也有许多脚轮铸件无需切削加工就能满足零件的设计
精度和表面粗糙度要求，直接作为零件使用。
型砂的性能及组成
1、 型砂的性能
型砂（含芯砂）的主要性能要求有强度、透气性、耐火度、退让性、流动性、紧实率和溃散
性等。
2、 型砂的组成
型砂由原砂、粘接剂和附加物组成。铸造用原砂要求含泥量少、颗粒均匀、形状为圆形和多
角形的海砂、河砂或山砂等。铸造用粘接剂有粘土（普通粘土和膨润土）、水玻璃砂、树脂、
合脂油和植物油等，分别称为粘土砂，水玻璃砂、树脂砂、合脂油砂和植物油砂等。为了进
一步提高型（芯）砂的某些性能，往往要在型（芯）砂中加入一些附加物，如煤份、锯末、
纸浆等。型砂结构，如图 2 所示。
图 2 型砂结构示意图
工艺特点
铸造是生产零件毛坯的主要方法之一，尤其对于有些脆性金属或合金材料（如各种铸铁件、
有色合金脚轮铸件等）的零件毛坯，铸造几乎是唯一的加工方法。与其它加工方法相比，铸造工
艺具有以下特点：
1）脚轮铸件可以不受金属材料、尺寸大小和重量的限制。脚轮铸件材料可以是各种铸铁、铸钢、铝合
金、铜合金、镁合金、钛合金、锌合金和各种特殊合金材料；脚轮铸件可以小至几克，大到数百
吨；脚轮铸件壁厚可以从 0．5 毫米到 1 米左右；脚轮铸件长度可以从几毫米到十几米。
2）铸造可以生产各种形状复杂的毛坯，特别适用于生产具有复杂内腔的零件毛坯，如各种箱
体、缸体、叶片、叶轮等。
3）脚轮铸件的形状和大小可以与零件很接近，既节约金属材料，又省切削加工工时。
4）脚轮铸件一般使用的原材料来源广、脚轮铸件成本低。
5）铸造工艺灵活，生产率高，既可以手工生产，也可以机械化生产。
脚轮铸件的手工造型
手工造型的主要方法
砂型铸造分为手工造型（制芯）和机器造型（制芯）。手工造型是指造型和制芯的主要工作均
由手工完成；机器造型是指主要的造型工作，包括填砂、紧实、起模、合箱等由造型机完成。
泊头铸造工量具友介绍手工造型的主要方法：
手工造型因其操作灵活、适应性强，工艺装备简单，无需造型设备等特点，被广泛应用于单
件小批量生产。但手工造型生产率低，劳动强度较大。手工造型的方法很多，常用的有以下
几种：
1． 整模造型
对于形状简单，端部为平面且又是最大截面的脚轮铸件应采用整模造型。整模造型操作简便，造
型时整个模样全部置于一个砂箱内，不会出现错箱缺陷。整模造型适用于形状简单、最大截
面在端部的脚轮铸件，如齿轮坯、轴承座、罩、壳等（图 2）。
图 整模造型
2．分模造型
当脚轮铸件的最大截面不在脚轮铸件的端部时，为了便于造型和起模，模样要分成两半或几部分，这
种造型称为分模造型。当脚轮铸件的最大截面在脚轮铸件的中间时，应采用两箱分模造型（图 3），模
样从最大截面处分为两半部分（用销钉定位）。造型时模样分别置于上、下砂箱中，分模面（模
样与模样间的接合面）与分型面（砂型与砂型间的接合面）位置相重合。两箱分模造型广泛
用于形状比较复杂的脚轮铸件生产，如水管、轴套、阀体等有孔脚轮铸件。
图 3 套管的分模两箱造型过程
脚轮铸件形状为两端截面大、中间截面小，如带轮、槽轮、车床四方刀架等，为保证顺利起模，
应采用三箱分模造型（图 4）。此时分模面应选在模样的最小截面处，而分型面仍选在脚轮铸件两
端的最大截面处，由于三箱造型有两个分型面，降低了脚轮铸件高度方向的尺寸精度，增加了分
型面处飞边毛刺的清整工作量，操作较复杂，生产率较低，不适用于机器造型，因此，三箱
造型仅用于形状复杂、不能用两箱造型的脚轮铸件生产。
图 4 三箱分模造型举例
3．活块模造型
脚轮铸件上妨碍起模的部分（如凸台、筋条等）做成活块，用销子或燕尾结构使活块与模样主体
形成可拆连接。起模时先取出模样主体，活块模仍留在铸型中，起模后再从侧面取出活块的
造型方法称为活块模造型（图 5）。活块模造型主要用于带有突出部分而妨碍起模的脚轮铸件、单
件小批量、手工造型的场合。如果这类脚轮铸件批量大，需要机器造型时，可以用砂芯形成妨碍
起模的那部分轮廓。
图 5 角铁的活块模造型工艺过程
4．挖砂造型
当脚轮铸件的外部轮廓为曲面（如手轮等）其最大截面不在端部，且模样又不宜分成两半时，应
将模样做成整体，造型时挖掉妨碍取出模样的那部分型砂，这种造型方法称为挖砂造型。挖
砂造型的分型面为曲面，造型时为了保证顺利起模，必须把砂挖到模样最大截面处（图 6）。
由于是手工挖砂，操作技术要求高，生产效率低，只适用于单件、小批量生产。
图 6 手轮的挖砂造型的工艺过程
手工制芯
型芯用来形成脚轮铸件内部空腔或局部外形。由于型芯的表面被高温金属液包围，长时间受到浮
力作用和高温金属液的烘烤作用；脚轮铸件冷却凝固时，砂芯往往会阻碍脚轮铸件自由收缩；砂芯清
理也比较困难。因此造芯用的芯砂要比型砂具有更高的强度、透气性、耐高温性、退让性和
溃散性。
手工制芯由于无需制芯设备，工艺装备简单，应用得很普遍。根据砂芯的大小和复杂程度，
手工制芯用芯盒有整体式芯盒、对开式芯盒和可拆式芯盒，如图 7 所示。
图 7 芯盒制芯示意图
零件、模样、芯盒与脚轮铸件的关系
模样用来形成脚轮铸件的外部轮廓，芯盒用来制作砂芯，形成脚轮铸件的内部轮廓。造型时分别用模
样和芯盒制作铸型和型芯。图 1 分别表示零件、模样、芯盒和脚轮铸件的关系。制造模样和芯盒
所选用的材料，与脚轮铸件大小、生产规模和造型方法有关。单件小批量生产、手工造型时常用
木材制作模样和芯盒，大批量生产、机器造型时常用金属材料（如铝合金、铸铁等）或硬塑
料制作模样和芯盒。
图 零件、模样、芯盒与脚轮铸件的关系
铸造脚轮铸件常见缺陷分析
铸造工艺过程复杂，影响脚轮铸件质量的因素很多，往往由于原材料控制不严，工艺方案不合理，
生产操作不当，管理制度不完善等原因，会使脚轮铸件产生各种铸造缺陷。常见的脚轮铸件缺陷名称、
特征和产生的原因，见表。
常见脚轮铸件缺陷及产生原因
缺陷名称
气孔
特征
产生的主要原因
在脚轮铸件内部或表面有大小不等的光滑孔洞
①炉料不干或含氧化物、杂质多；②浇注工具
或炉前添加剂未烘干；③型砂含水过多或起模和修型时刷水过多；④型芯烘干不充分或型芯
通气孔被堵塞；⑤春砂过紧，型砂透气性差；⑥浇注温度过低或浇注速度太快等
缩孔与缩松
缩孔多分布在脚轮铸件厚断面处，形状不规则，孔内粗糙 ①脚轮铸件结构设计不合理，如壁厚相差
过大，厚壁处未放冒口或冷铁；②浇注系统和冒口的位置不对；③浇注温度太高；④合金化
学成分不合格，收缩率过大，冒口太小或太少
砂眼
在脚轮铸件内部或表面有型砂充塞的孔眼
①型砂强度太低或砂型和型芯的紧实度不够，故型
砂被金属液冲入型腔；②合箱时砂型局部损坏；③浇注系统不合理，内浇口方向不对，金属
液冲坏了砂型；④合箱时型腔或浇口内散砂未清理干净
粘砂
脚轮铸件表面粗糙，粘有一层砂粒 ①原砂耐火度低或颗粒度太大；②型砂含泥量过高，耐火度
下降；③浇注温度太高；④湿型铸造时型砂中煤粉含量太少；⑤干型铸造时铸型未刷涂斜或
涂料太薄
夹砂
脚轮铸件表面产生的金属片状突起物，在金属片状突起物与脚轮铸件之间夹有一层型砂
①型砂热
湿拉强度低，型腔表面受热烘烤而膨胀开裂；②砂型局部紧实度过高，水分过多，水分烘干
后型腔表面开裂；③浇注位置选择不当，型腔表面长时间受高温铁水烘烤而膨胀开裂；④浇
注温度过高，浇注速度太慢
错型
脚轮铸件沿分型面有相对位置错移 ①模样的上半模和下半模未对准；②合箱时，上下砂箱错位；
③上下砂箱未夹紧或上箱未加足够压铁，浇注时产生错箱
冷隔
脚轮铸件上有未完全融合的缝隙或洼坑，其交接处是圆滑的
①浇注温度太低，合金流动性差；
②浇注速度太慢或浇注中有断流；③浇注系统位置开设不当或内浇道横截面积太小；④脚轮铸件
壁太薄；⑤直浇道（含浇口杯）高度不够；⑥浇注时金属量不够，型腔未充满
浇不足
脚轮铸件未被浇满
裂纹
脚轮铸件开裂，开裂处金属表面有氧化膜
①脚轮铸件结构设计不合理，壁厚相差太大，冷却不均
匀；②砂型和型芯的退让性差，或春砂过紧；③落砂过早；④浇口位置不当，致使脚轮铸件各部
分收缩不均匀
常见脚轮铸件缺陷及其预防措施
序 缺陷名称
缺陷特征
预防措施
1
气孔
在脚轮铸件内部、表面或近于表面处，有大小不等的光滑孔眼，形状有圆的、长的
及不规则的，有单个的，也有聚集成片的。颜色有白色的或带一层暗色，有时覆有一层氧化
皮。
降低熔炼时流言蜚语金属的吸气量。减少砂型在浇注过程中的发气量，改进脚轮铸件结
构，提高砂型和型芯的透气性，使型内气体能顺利排出。
2
缩孔
在脚轮铸件厚断面内部、两交界面的内部及厚断面和薄断面交接处的内部或表面，
状不规则，孔内粗糙不平，晶粒粗大。{飞步脚轮原创文章}
壁厚小且均匀的脚轮铸件要采用同时凝固，壁厚大
且不均匀的脚轮铸件采用由薄向厚的顺序凝固，合理放置冒口的冷铁。
3
缩松
在脚轮铸件内部微小而不连贯的缩孔，聚集在一处或多处，晶粒粗大，各晶粒间存
在很小的孔眼，水压试验时渗水。 壁间连接处尽量减小热节，尽量降低浇注温度和浇注速
度。
4
渣气孔 在脚轮铸件内部或表面形状不规则的孔眼。孔眼不光滑，里面全部或部分充塞着熔
渣。
提高铁液温度。降低熔渣粘性。提高浇注系统的挡渣能力。增大脚轮铸件内圆角。
5
砂 眼
在脚轮铸件内部或表面有充塞着型砂的孔眼。
严格控制型砂性能 和造型操作，
合型前注意打扫型腔。
6
热 裂
在脚轮铸件上有穿透或不穿透的裂纹（注要是弯曲形的），开裂处金属表皮氧化。
严格控制铁液中的 S、P 含量。脚轮铸件壁厚尽量均匀。提高型砂和型芯的退让性。浇冒口
不应阻碍脚轮铸件收缩。避免壁厚的突然改变。开型不能过早。不能激冷脚轮铸件。
7
8
冷 裂
粘 砂
在脚轮铸件上有穿透或不穿透的裂纹（主要是直的），开裂处金属表皮氧化。
在脚轮铸件表面上，全部或部分覆盖着一层金属（或金属氧化物）与砂（或涂料）
的混（化）合物或一层烧结构的型砂，致使脚轮铸件表面粗糙。
属的浇注温度。提高型砂、芯砂的耐火度。
减少砂粒间隙。适当降低金
9
夹 砂
在脚轮铸件表面上，有一层金属瘤状物或片状物，在金属瘤片和脚轮铸件之间夹有一层
型砂。 严格控制型砂、芯砂性能。改善浇注系统，使金属液流动平稳。大平面脚轮铸件要倾斜
浇注。
10 冷 隔
在脚轮铸件上有一种未完全融合的缝隙或洼坑，其交界边缘是圆滑的。 提高浇注
温度和浇注速度。改善浇注系统。浇注时不断流。
11 浇不到 由于金属液未完全充满型腔而产生的脚轮铸件缺肉。 提高浇注温度和浇注速度。
不要断流和防止跑火。
铸造脚轮铸件金属液的浇注
生产中，浇注时应遵循高温出炉，低温浇注的原则。因为提高金属液的出炉温度有利于夹杂
物的彻底熔化、熔渣上浮，便于清渣和除气，减少脚轮铸件的夹渣和气孔缺陷；采用较低的浇注
温度，则有利于降低金属液中的气体溶解度、液态收缩量和高温金属液对型腔表面的烘烤，
避免产生气孔、粘砂和缩孔等缺陷。因此，在保证充满铸型型腔的前提下，尽量采用较低的
浇注温度。
把金属液从浇包注入铸型的操作过程称为浇注。浇注操作不当会引起浇不足、冷隔、气孔、
缩孔和夹渣等铸造缺陷，和造成人身伤害。
为确保脚轮铸件质量、提高生产率以及做到安全生产，浇注时应严格遵守下列操作要领：
（1）浇包、浇注工具、炉前处理用的孕育剂、球化剂等使用前必须充分烘干，烘干后才能使
用。
（2）浇注人员必须按要求穿好工作服，并配戴防护眼镜，工作场地应通畅无阻。浇包内的金
属液不宜过满，以免在输送和浇注时溢出伤人。
（3）正确选择浇注速度，即开始时应缓慢浇注，便于对准浇口，减少熔融金属对砂型的冲击
和利于气体排出；随后快速浇注，以防止冷隔；快要浇满前又应缓慢浇注，即遵循慢、快、
慢的原则。
（4）对于液态收缩和凝固收缩比较大的脚轮铸件，如中、大型铸钢件，浇注后要及时从浇口或冒
口补浇。
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